Місячний кратер водного льоду молодший, ніж думали Ерозія мікрометеоритами могла розподілити місячний лід
Ерозія мікрометеоритів могла поширювати і оновлювати місячний лід
Не дуже старий: водяний лід у полярних місячних кратерах, ймовірно, набагато молодший, ніж передбачалося. Замість мільйонів або навіть мільярдів років, льодовикові відкладення, мабуть, лише кілька тисяч років, як визначили дослідники. Оскільки при попаданні мікрометеоритів молекули води постійно викидаються з дна кратера, і одночасно додається прісна вода. Це може стати перевагою для майбутніх місячних місій.
Земний місяць здавна вважався надзвичайно сухим. Але вимірювання на місячних зондах та аналіз зразків гірських порід з місій Аполлон тепер показали, що на Місяці теж є вода. Частина його пов’язана з місячною породою, але в кратерах місячних полярних областей також є водяний лід. Дно цілий рік у глибокій тіні, а тому діє як своєрідна холодна пастка для молекул води. У результаті в деяких кратерах могли накопичитися шари льоду товщиною метри.
Стародавні припаси?
Але наскільки стабільні ці запаси водного льоду? Згідно з популярною теорією, на дні місячного кратера настільки холодно, що коли водний лід осідає, він залишається там майже на невизначений час. Екстремальний мороз менше мінус 200 градусів гарантує, що молекули води не можуть ні розтанути, ні випаруватися. Отже, льоду в цих полярних кратерах може бути вік мільйонів або мільярдів років - принаймні так думали люди дотепер.
Однак нове дослідження зараз викликає сумніви щодо цього старовинного морозива. Тому що полярні місячні кратери холодні, але не повністю ізольовані. "На їх поверхню потрапляють частинки сонячного вітру та метеороїди - і це може сприяти реакціям, які зазвичай відбуваються лише при більш високій температурі поверхні", - пояснює Вільям Фаррелл з Центру космічних польотів Годдарда НАСА в Грінбелті.
Бомбардований сонячним вітром і метеоритами
Зараз Фаррелл та його колеги більш детально дослідили наслідки цього бомбардування для льоду місячного кратера у модельному моделюванні. Виявилося, що лише сонячний вітер гарантує, що молекули води неодноразово вибиваються з льоду Місяця. Ще більше води, змішаної з моодустом, може викинути під дією дрібних метеоритів.
Після звільнення з льоду ці крихітні грудочки льоду можуть пролетіти до 30 кілометрів, як повідомляють дослідники. Це розподіляє воду на дні кратера, але також переносить її на край кратера та в інші, тепліші райони кратера. "З кожним із цих впливів по цих поверхнях розподіляється тонкий до пластин шар крижаних зерен, які потім піддаються впливу сонця та космічного середовища", - пояснює співавтор Дана Харлі з Університету Джона Хопкінса.
Дуже тонка завіса води над кратерами
Частина викинутого водяного льоду випаровується і може повністю вирватися з кратера. За підрахунками дослідників, місячний кратер розміром 40 кілометрів виділяє близько десяти трильйонів молекул води в секунду. "Ми визначили, що над полярними кратерами повинна бути екзосфера води", - повідомляють Фаррелл та його команда. Цей тонкий у вафлі серпанок водяної пари над місячними полярними кратерами може бути виявлений для майбутніх космічних зондів. Тому що на кубічний сантиметр має бути від однієї до десяти молекул води.
Але що більш важливо, ця постійна ерозія означає, що поверхня цих крижаних відкладень постійно змінюється. "Потрібно менше 2000 років, щоб підмитись півмікрометра льодової поверхні", - кажуть дослідники. Хоча удари і сонячний вітер постійно видаляють частину льоду, метеорити, що містять воду, також додають новий водний лід. "Тому ми більше не можемо розглядати ці кратери як водойми мертвої води", - говорить Фаррелл.
Кілька тисяч років замість мільйонів років
Але це означає: льоду в місячних кратерах, мабуть, не мільйони і навіть мільярди років, а набагато молодший. "Вважається, що більшості цього морозного реголіту менше 2000 років", - повідомляють Фаррелл та його команда. Тому надія знайти в місячних кратерах відклади льоду з перших днів Сонячної системи, мабуть, марна.
Але нові висновки мають і щось позитивне: у майбутніх місячних місіях астронавтам, можливо, більше не доведеться спускатися на надзвичайно холодне дно місячного кратера у пошуках води. "Наші результати говорять нам, що метеорити виконують за нас частину роботи і переміщують матеріал з найхолодніших частин кратера на його окраїни", - говорить Герлі. "Там астронавти могли дістатися до водяного льоду за допомогою роверів на сонячній енергії".
"Нам потрібні дані з перших рук"
Однак лише майбутні місії до полярних кратерів покажуть, чи справді можна знайти водяний лід на кратерах кратера. Тоді ровери або астронавти могли б дослідити, скільки насправді місячного льоду, і чи існує на супутнику Землі своєрідний кругообіг водяної пари. "Нам потрібні дані з перших рук, щоб зрозуміти, що там відбувається", - говорить Герлі. (Геофізичні дослідницькі листи, 2019; doi: 10.1029/2019GL083158)